钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响分析

钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响分析

何俊

何俊HEJun（安徽省巢湖市路桥工程有限公司，巢湖238000）（AnhuiProvinceChaohuCityLuqiaoEngineeringCo.，Ltd.，Chaohu238000，China）

摘要院对于钢筋混凝土桥梁来说，钢筋锈蚀直接影响到桥梁的耐久性，进而威胁到桥梁的安全。为此，本文通过分析钢筋混凝土桥梁中钢筋的锈蚀机理和影响钢筋锈蚀的因素，同时提出相应的政策建议，进而为提高钢筋混凝土桥梁的承载能力提供参考依据。

Abstract院Thesteelcorrosiondirectlyaffectsthedurabilityofreinforcedconcretebridge,thusthreateningthesecurityofthebridges.Therefore,thispaperanalyzesthecorrosionmechanismandinfluencingfactorsofthesteelcorrosioninreinforcedconcretebridge,andmakesrelevantpolicyandrecommendations,toprovidereferenceforimprovingthebearingcapacityofreinforcedconcretebridge.关键词院耐久性；钢筋腐蚀；混凝土Keywords院durability；steelcorrosion；concrete中图分类号院TU37文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）27-0114-02

0引言钢筋锈蚀对于钢筋混凝土桥梁来说，是一种比较普遍的病害，受这种病害的影响和制约，使得桥梁结构的耐久性受到威胁。钢筋锈蚀在影响桥梁结构物耐久性的各种因素中占据主导性地位。每年为了修复钢筋混凝土结构的耐久性，美、英等国都要花费大量的人力、物力和财力。随着时间的不断延伸，在我国已经有一些桥梁进入老化期，为了确保桥梁的安全性，需要对钢筋锈蚀进一步加大研究、防治的力度。

对于钢筋混凝土桥梁来说，在损伤其耐久性的各种因素中，其中，最主要、最直接的因素就是钢筋锈蚀。钢筋锈蚀破坏桥梁结构通常情况下可以分为：淤前期，锈斑、锈片等锈蚀现象容易出现在钢筋的于中期，在该阶段，锈蚀现象容易发生在钢筋的表面，并且在不同程度上会产生膨胀，进而出现层裂；盂后期，钢筋锈蚀进一步恶化，进而在一定程度上直接破坏混凝土，导致其出现胀裂现象，不断降低桥梁结构的承载力，甚至使得钢筋混凝土构件的承载能力丧失。

1钢筋混凝土桥梁中钢筋锈蚀机理在混凝土施工过程中，混凝土的初始碱性比较强，在桥梁结构力筋的表面形成一层钝化膜，进而对钢筋实施保护，使桥梁构件处于钝化的环境下。但是，随着介质的不断侵入，钝化膜遭到不同程度的破坏，进而发生腐蚀现象。造成钢筋锈蚀的因素主要包括：淤破坏力筋表面钝化膜；于供应充足的氧；盂湿度适宜。

上述三个要素是导致钢筋锈蚀的关键，缺一不可，其中破坏力筋表面钝化膜是诱发条件，腐蚀的速度在一定程度上受到氧气、水分供应情况的影响和制约。

对于钢筋锈蚀来说，电化学锈蚀作为最主要的腐蚀形式，通常情况下，如果要发生电化学锈蚀，需要具备：淤在钢筋表面形成电位差；于在阴极有足够的氧气和水；盂破坏钢筋表面的钝化膜。

在钢筋混凝土构件中，钢筋受到氧气、水的作用，使得钢筋表面不断流失电子，进而在一定程度上发生电化学反应，进一步发生锈蚀现象，导致钢筋混凝土构件出现不同程度的开裂。

受环境条件的影响和制约，钢筋混凝土桥梁发生钢筋锈蚀，通常情况下，主要包括：混凝土碳化和氯离子侵蚀。

二氧化碳、氯离子等一般对混凝土本身不构成严重的破坏，但是混凝土碳化和氯离子侵蚀会直接破坏混凝土中钢筋钝化膜：受混凝土碳化的影响和制约，进一步降低了混凝土孔隙溶液中Ca（OH）2的含量，pH值下降，钝化膜逐渐失去稳定性，进而在一定程度上容易遭到破坏。一旦破坏钢筋的钝化膜，那么钢筋就会处于脱钝状态，混凝土表面的氯离子在这种情况下就会渗入到混凝土的内部，与临界浓度相比，当混凝土孔溶液中的游离氯离子的浓度比较大时，在这种情况下，即使混凝土碱度再高，Cl-也能破坏相应的钝化膜，进一步腐蚀钢筋。

2影响钢筋混凝土桥梁钢筋锈蚀的因素2.1混凝土的保护层厚度及完好程度和混凝土的密实度对于钢筋混凝土构件来说，保护层的厚度、完好程度以及混凝土的密实度等都会在不同程度上影响和制约侵蚀性介质的侵蚀速度，通常情况下，钢筋锈蚀与保护层厚度之间符合线性关系。为了防止钢筋发生锈蚀，世界各国在保护层厚度方面，都有明确的规范。在修订的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中，我国对钢筋最小保护层的厚度进行了明确。

2.2混凝土的碳化程度通过控制混凝土的碳化，进而在一定程度上降低混凝土的pH值，为钢筋脱钝营造良好的环境条件。对于钢筋的失重率、混凝土的碳化深度来说，通常情况下基本符合线性关系，混凝土的碳化程度直接导致钢筋发生锈蚀。

2.3环境条件温度、湿度、二氧化碳的浓度等环境因素，都会在不同程度上对钢筋锈蚀造成影响。其中，影响钢筋混凝土桥梁锈蚀的主要因素是湿度因素，对于桥梁来说，如果处在湿度较大的环境中，容易导致钢筋发生不同程度的锈蚀。

2.4氯离子的影响作为一种危险的侵蚀介质，氯化物通常情况下会直接腐蚀钢筋。冬季在我国的北方地区，为了清除路面的积雪和冰，通常情况下，需要对道路、桥梁等进行撒放冰盐等，其中使用的冰盐中就含有大量的氯化钠、氯化钙等。

3钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响3.1锈蚀后钢筋的力学性能钢筋发生锈蚀后，进而在一定程度上直接影响钢筋构造物的承载力情况，如果构成的影响比较严重时，会直接弱化钢筋结构的效能，甚至导致钢筋混凝土构造物发生倒塌等。如果锈蚀沿着钢筋长度发生，钢筋的失重率与截面面积的损失率在这种情况下近似相等，并且降低的钢筋抵抗极限拉力与钢筋截面面积锈损率成正比。

3.2钢筋锈蚀后对钢筋与混凝土协同工作性能的影响当钢筋发生锈蚀后，使得钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能出现不同程度的降低。根据权威试验研究结果显示，通过试验测得的锈蚀钢筋混凝土主梁抗弯承载力值，通常情况下小于只考虑锈蚀后钢筋截面积减小、屈服强度降低计算得到的抗弯承载力值,在这种情况下，充分说明钢筋和混凝土之间粘结强度的降低是弱化锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的主要因素。

3.3钢筋锈蚀后对钢筋混凝土桥梁结构性能的影响对于钢筋混凝土来说，当钢筋发生不同程度的锈蚀后，在钢筋的表面通常情况下会生成一层疏松的锈蚀产物，并且这种锈蚀物会逐渐扩散到钢筋混凝土的孔隙中。锈蚀产物体积与腐蚀钢筋的体积相比一般都比较大，在腐蚀程度方面，一般是钢筋腐蚀量的2-4倍。锈蚀产物的体积发生膨胀后，钢筋外围混凝土会出现不同程度的环向拉应力，当环向拉应力达到混凝土的抗拉强度时，在钢筋与混凝土之间容易出现径向裂缝。随着钢筋锈蚀的加剧，以及钢筋锈蚀量的不断增加，在一定程度上向内裂缝向混凝土表面发展，直接导致混凝土保护层发生开裂，进一步产生顺筋方向的锈胀裂缝，甚至剥落保护层，严重时对钢筋混凝土桥梁的正常使用造成影响。

钢筋与混凝土之间的粘结作用比较复杂，通过两者之间的粘结进一步传递二者之间的应力，对变形进行协调。

因此，钢筋与混凝土两种不同材料协同工作，通常情况下需要以钢筋与混凝土之间粘结锚固性能做基础。钢筋与混凝土间锈蚀层的润滑作用、钢筋表面横肋的锈损等，都会在一定程度上造成钢筋混凝土粘结锚固性能降低甚至丧失，最终影响桥梁结构的安全性、适用性和耐久性。

参考文献院[1]张青军.浅谈钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响[C].河南省土木建筑学会2010年学术研讨会论文集，2010（08）.[2]张明朝.钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响[J].今日科苑，2008（04）.[3]段莉新.钢筋混凝土桥梁的耐久性研究与评估[D].天津大学，2006（06）.